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PRODUÇÃO, TECNOLOGIA E ARMAZENAMENTO DE SEMENTES Sementes: maturação, germinação, dormência e vigor Prof. Dr. Rodrigo de Menezes Trigueiro Características fisiológicas das sementes • Diferentes aspectos agronômicos no manejo de algumas culturas estão ligados às características das sementes, tais como sua maturação fisiológica, capacidade de germinar, mecanismos de dormência e vigor. • Conhecer estas características é fundamental para o dimensionamento do plantio, colheita e armazenamento de sementes. Maturação de sementes Fases de desenvolvimento e principais alterações fisiológicas em sementes. Fonte: SILVA, G.R. da Produção, tecnologia e armazenamento de sementes. Londrina: Editora e Distribuidora Educacional S.A., 2019. p. 52. Conceito de maturação de sementes • Fase de armazenamento e acumulação, caracterizada pela expansão celular e alocação de substâncias para os tecidos de reserva, resultando no aumento da matéria seca da semente. • Na semente madura cessam os processos de divisão e expansão celular. Maturação e qualidade de sementes • Na maturação ocorrem modificações fisiológicas que afetam a qualidade das sementes: - tamanho da semente; - teor de matéria seca; - capacidade germinativa; - vigor; - dessecação. 1 2 3 4 5 6 Maturação fisiológica • O ponto de maturidade fisiológica define o peso máximo de matéria seca, o máximo poder germinativo e vigor de uma semente, portanto o ponto ideal para a colheita das sementes. Variação no vigor, germinação e potencial em produzir plântulas normais durante o desenvolvimento da semente. PM – Maturidade fisiológica; MM – Máximo de matéria seca; HM – ponto de colheita. Fonte: SILVA, G.R. da Produção, tecnologia e armazenamento de sementes. Londrina: Editora e Distribuidora Educacional S.A., 2019. p. 54. Acúmulo de matéria seca em sementes • À medida que a semente amadurece a matéria seca é acumulada até um ponto máximo. • A matéria seca é constituída pelos compostos de reservas, tais como proteínas, carboidratos e lipídios, armazenados nas estruturas de reserva (endosperma, perisperma e cotilédones). Matéria seca e maturidade fisiológica • Ao atingir o ponto de maturação fisiológica a sementes atinge o acúmulo máximo de matéria seca, cessando as transferências de fotoassimilados da planta mãe para a semente. • A semente torna-se independente e, a partir deste ponto, passa a consumir suas reservas. Fonte: SILVA, G.R. da Produção, tecnologia e armazenamento de sementes. Londrina: Editora e Distribuidora Educacional S.A., 2019. p. 56. Matéria seca de sementes de tomateiro colhidos aos 30,40,50,60 e 70 dias após a polinização. Germinação de sementes 7 8 9 10 11 12 Dessecação • É o decréscimo no teor de umidade da semente, na qual o embrião entra em um estado quiescente (repouso), permitindo a manutenção de sua sobrevivência sob diferentes condições ambientais. • Na maturação das sementes, a dessecação ocorre, normalmente, inversamente ao acúmulo de matéria seca. Fonte: SILVA, G.R. da Produção, tecnologia e armazenamento de sementes. Londrina: Editora e Distribuidora Educacional S.A., 2019. p. 58. Teor de água e acúmulo de matéria seca em sementes de pimenta, em função dos dias após a antese. Dessecação em sementes ortodoxas, recalcitrantes e intermediárias • A dessecação é diferenciada em três classes de sementes durante a maturação: - Ortodoxas; - Recalcitrantes; - Intermediárias: • sementes ortodoxas são tolerantes à dessecação (podem chegar de 2% a 5% no seu conteúdo de água), podem ser armazenadas após a maturação por longo período de tempo. Fonte: Disponível em: https://pxhere.com/pt/photo/1626337 (Acesso em: 03 mar. 2023). • sementes recalcitrantes apresentam baixa tolerância à dessecação (perde pouca água ao final da maturação) e não tolera teores abaixo de 12% de umidade. Devido a esta condição não podem ser armazenadas por longo período. • sementes intermediárias são definidas por não tolerarem dessecação a níveis baixos de umidade, mas podem chegar entre 10% e 12% no conteúdo de água e serem armazenadas por período superior às recalcitrantes. Fonte: Disponível em: https://pixnio.com/pt/plantas/frutas/abacate/abacate-frutas-meio-slicee-semente-semente (Acesso em: 10 mar. 2022). Repouso fisiológico • O repouso fisiológico é caracterizado pela redução da atividade metabólica, desencadeada pela dessecação, que ocorrem após a maturidade da semente. • A pouca disponibilidade de água juntamente com outros fatores, permite que as sementes entrem em estado de repouso fisiológico (latência ou criptobiose). 13 14 15 16 17 18 Sementes quiescentes e dormentes • Semente quiescente é aquela que pode sair do estado de repouso, com estímulos ambientais favoráveis à sua germinação. • Sementes dormentes podem não germinam sob condições ambientais favoráveis, permanecendo em repouso, em período de tempo específico, devido a diferentes fatores. Maturidade fisiológica e capacidade germinativa • A capacidade germinativa (% num lote de sementes), em termos fisiológicos, é conceituada quando uma semente chega ao final do processo de germinação, resultando no crescimento do embrião e protusão da radícula. Fonte: SILVA, G.R. da Produção, tecnologia e armazenamento de sementes. Londrina: Editora e Distribuidora Educacional S.A., 2019. p. 57. Capacidade germinativa de sementes de tomateiro colhidos aos 30,40,50,60 e 70 dias após a polinização. Germinação • Consiste na emergência e desenvolvimento das estruturas essenciais do embrião, demonstrando sua aptidão para produzir uma planta normal sob condições favoráveis de campo. • Do ponto de vista da tecnologia de sementes seu início ocorre com a embebição, culminando no desenvolvimento da estrutura embrionária e na formação de uma plântula em que sejam evidentes suas partes constituintes. Hidratação das sementes • Constitui o ponto de partida para a germinação, pois é a água que reativa seu metabolismo. • O processo de hidratação das sementes é caracterizado por possuir três fases distintas: Fase I, Fase II e Fase III, em cada uma ocorre variação do conteúdo de água e, simultaneamente, acontece todo o metabolismo fisiológico e bioquímico da germinação. Fases do processo germinativo, metabolismo fisiológico e bioquímico das sementes. Fonte: SILVA, G.R. da Produção, tecnologia e armazenamento de sementes. Londrina: Editora e Distribuidora Educacional S.A., 2019. p. 66. 19 20 21 22 23 24 Fisiologia da germinação e dormência Ativação do metabolismo • Após a embebição, a água ao chegar no embrião faz com que ele induza a liberação do hormônio giberelina (ácido giberélico - GA3 ), que é transportado para a camada de aleurona do endosperma. • A camada de aleurona é constituída por células especializadas na produção de enzimas hidrolíticas, que atuarão na quebra das moléculas de reservas armazenadas na semente como o amido, por exemplo. Processo metabólico desencadeado pela embebição em uma semente de gramínea. Fonte: SILVA, G.R. da Produção, tecnologia e armazenamento de sementes. Londrina: Editora e Distribuidora Educacional S.A., 2019. p. 68. Hidrólise dos compostos de reservas das sementes, por meio de enzimas hidrolíticas. Fonte: SILVA, G.R. da Produção, tecnologia e armazenamento de sementes. Londrina: Editora e Distribuidora Educacional S.A., 2019. p. 69. Respiração de sementes • A respiração tem por função produzir energia química, na forma de ATP, tendo como substrato açúcares e outras moléculas. • A energia produzida é utilizada na manutenção das atividades metabólicas durante a germinação como, por exemplo, a mobilização das reservas, portanto ocorre simultaneamente a digestão enzimática dos compostos de reservas. Fatores que interferem na germinação Fonte: Disponível em: https://publicdomainvectors.org/pt/vetorial-gratis/Vector-a- ilustra%C3%A7%C3%A3o-do-s%C3%ADmbolo-cor-de-previs%C3%A3o-do-tempo-para-sol-e-chuva/18970.html (Acesso em: 03/03/2023). 25 26 27 28 29 30 Disponibilidade hídrica Efeito do déficit hídrico na germinação de lotes de sementes de cenoura. Fonte: SILVA, G.R. da Produção, tecnologia e armazenamento de sementes. Londrina: Editora e Distribuidora Educacional S.A., 2019. p. 72. Disponibilidade hídrica Germinação de dois lotes de sementes de feijão, obtidos através de diferentes períodos de encharcamento. Fonte: SILVA, G.R. da Produção, tecnologia e armazenamento de sementes. Londrina: Editora e Distribuidora Educacional S.A., 2019. p. 72. Temperatura • Toda espécie de semente possui uma temperatura ótima para a germinação, na qual a eficiência do processo é máxima. • Também existem as temperaturas extremas, máxima e mínima, onde a germinação é zero (temperaturas cardeais). Fonte: SILVA, G.R. da Produção, tecnologia e armazenamento de sementes. Londrina: Editora e Distribuidora Educacional S.A., 2019. p. 73. Espécie Mínima Ótima Máxima Abóbora 12 32 40 Feijão-caupi 10 36 40 Temperaturas cardeais (°C) da Abóbora e do Feijão-caupi para a germinação Dormência de sementes • É uma condição interna da semente que a impede de germinar sob condições hídrica, térmica e gasosa adequadas. • É uma estratégia evolutiva de sobrevivência que permite a distribuição da germinação ao longo de um período determinado ou superação de uma condição desfavorável (banco de sementes). • Tem implicações agronômicas importantes. Origem da dormência • Dormência primária: a semente adquire durante a fase de maturação, ainda na planta-mãe, como forma de sobrevivência à dessecação. • Dormência secundária: a semente adquire após a dispersão, como resultado da ausência de condições favoráveis para a germinação. Tipos de dormência • Dormência fisiológica: sementes são permeáveis à água, contudo possuem mecanismo fisiológico inibitório no embrião que impede a emergência da radícula (influência de hormônios); • Dormência morfológica: ocorre em espécies que apresentam embrião rudimentar ou imaturo, perdura por tempo determinado após sua dispersão (dormência pós-colheita). • Dormência morfofisiológica 31 32 33 34 35 36 Tipos de dormência • Dormência física: sementes que apresentam uma barreira física que impede a embebição, camadas de células com deposição de substâncias hidrofóbicas como cutina, lignina, suberina e cera. • Dormência química: presença de substâncias inibidoras no pericarpo dos frutos que afetam as sementes. • Dormência combinada Fases do processo germinativo, metabolismo fisiológico e bioquímico das sementes. Fonte: SILVA, G.R. da Produção, tecnologia e armazenamento de sementes. Londrina: Editora e Distribuidora Educacional S.A., 2019. p. 83. Vigor de sementes Definição • Vigor de sementes é a soma de todos os atributos que determinam a atividade e performance de um lote de sementes, com germinação aceitável sob ampla diversidade de condições ambientais. Tais atributos, determinam uma emergência rápida e uniforme e o desenvolvimento de plântulas normais, característica amplamente deseja por agricultores. O vigor pode ser comparado à capacidade resiliente de um lote de sementes em se adaptar às condições de estresse no campo. Fonte: SILVA, G.R. da Produção, tecnologia e armazenamento de sementes. Londrina: Editora e Distribuidora Educacional S.A., 2019. p. 53. Fatores que afetam o vigor de lotes de sementes • Genótipo: pode variar de acordo com espécie, variedade ou cultivar (pode ser alvo de melhoramento genético); • Maturidade de sementes: no ponto de maturidade fisiológica a planta atinge seu vigor máximo; • Condições ambientais durantes o desenvolvimento da semente; 37 38 39 40 41 42 Fatores que afetam o vigor de lotes de sementes • Condições do solo: algumas características, como a saturação por Al, pode afetar o vigor; • Danos mecânicos na colheita e beneficiamento: quanto menor o índice de injúrias maior o vigor; • Danos por insetos e microrganismos; • Deterioração de sementes no campo e armazenamento. Testes de vigor de sementes • Teste de tetrazólio: é o mais utilizado por ser um teste rápido que estima a viabilidade e o vigor de sementes com base nas alterações da cor dos tecidos vivos em contato com solução de 2,3,5-trifenil cloreto de tetrazólio - Tecido vigoroso - coloração vermelho carmim claro; - Tecido deteriorado - coloração vermelho intenso, ou não será colorido. Coloração de sementes de soja pelo teste de tetrazólio. Fonte: SILVA, G.R. da Produção, tecnologia e armazenamento de sementes. Londrina: Editora e Distribuidora Educacional S.A., 2019. p. 86. A. Semente de soja com alto índice de vigor e viabilidade; B. Semente apresentando incidência de dano mecânico; C. Semente apresentando problemas de lesões ocasionadas por insetos. Testes de vigor de sementes • Teste de envelhecimento acelerado: as amostras de sementes são induzidas ao envelhecimento (T= 40 a 45°C e UR = 100%). • Teste frio: amostras de sementes submetidas a baixa temperatura e alto teor de água no substrato • Teste baseado no crescimento de plântulas. * em todos esses testes são avaliados germinação, emergência crescimento e classificação do vigor de plântulas Retomando o conteúdo Qualidade de sementes • Pensando em sementes agrícolas, vimos que a qualidade das sementes se traduz na capacidade de germinação e vigor de um lote. 43 44 45 46 47 48 Sementes de alta performance • O manejo adequado das culturas no processo de formação das sementes, na colheita e armazenamento é fundamental para se obter sementes com alta performance. 49